Tăng cường khả năng hòa tan bùn và thay đổi cấu trúc bông bùn từ trạm xử lý nước thải thải đô thị bằng phương pháp thủy phân nhiệt ở nhiệt độ thấp

Tóm tắt

Thủy phân nhiệt ở nhiệt độ thấp (LT-THP) là phương pháp tiền xử lý bùn thải tiết kiệm năng lượng và tiềm năng ứng dụng cao. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của xử lý nhiệt 50-90°C trong 0,5-24 giờ đến đặc tính lý hóa, cấu trúc vi mô và khả năng hòa tan của bùn hoạt tính thải (WAS) từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Xử lý nhiệt gây biến đổi đáng kể về sinh khối và khả năng lắng: chất rắn lơ lửng trong nước thải hỗn hợp (MLSS) giảm khoảng 11%, chỉ số thể tích bùn (SVI₃₀) tăng từ 112 lên 189 ml/g, phản ánh sự suy yếu cấu trúc bông bùn và mạng polyme ngoại bào (EPS). Ảnh chụp của kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy thay đổi từ bông bùn đặc, kết dính sang cấu trúc phân mảnh, xốp sau xử lý ở 80°C, chứng tỏ EPS dễ bị phá vỡ do nhiệt. Khả năng hòa tan chất hữu cơ tăng rõ rệt theo nhiệt độ và thời gian. Ở 50-60°C còn hạn chế, nhưng ở 80-90°C làm nhu cầu oxy hoá học dạng hoà tan (sCOD) tăng 2,5-3,3 lần (1450-1504 mg/l), tỷ lệ nhu cầu oxy hoá học dạng hoà tan/nhu cầu oxy hoá học tổng số (sCOD/tCOD) từ 4,6 lên 15,7%, chủ yếu trong 5-10 giờ đầu nhờ phân hủy EPS dễ phân hủy và thành phần nội bào. Kết quả khẳng định LT-THP là giải pháp hiệu quả tiềm năng, tiết kiệm chi phí để cải thiện phân hủy kỵ khí và thu hồi năng lượng từ bùn thải đô thị.